火力发电厂负荷优化分配和循环水系统优化运行的研究毕业(设计)论文.doc

学号：

分类号： TH3 密级： 无

U D C： 621

火力发电厂负荷优化分配和循环水系统优化运行的研究 张翔 河 海 大 学

工程硕士专业学位论文

XXXX

指导教师姓名：赵占西 教授 河海大学机电工程学院

单 位 导 师： 潘学强 高级工程师 新疆天山电力股份有限公司

申请学位级别： 工程硕士 学 科 领 域 质量工程

论文提交日期：2008年6月15日 论文答辩日期：2009年03月 日

学位授予单位和日期： 河 海 大 学

答辩委员会主席： 赵占西 论文评阅人： 赵占西

2009年03月 日 中 国 南 京

分类号（中图法） TH3 UDC（DDC） 621 密级 无 .

论文作者姓名 XXXX 学号 单位 河 海 大 学 .

论文中文题名：火力发电厂负荷优化分配和循环水系统优化运行的研究

论文中文副题名： 无

论文英文题名：Research on The Coal-fired Power Plant Load Allocation and Circulating System Optimization Operation

论文英文副题名 无

论文语种 汉 语 论文摘要语种 汉、英 论文页数 44 论文字数 3.5 (万)

论文主题词 负荷分配 、 数据开采 、 优化运行

申请学位级别 工程硕士 学 科 领 域 质量工程

研 究 方 向 动力工程及工程热物理

指导教师姓名 赵 占 西

单 位 导 师 潘学强 高级工程师

论文答辩日期 2009年03月 日

学位论文独创说明:

本人所呈交的学位论文是我个人在导师知道下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，出了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均在论文中作了明确的说明并表示谢意。如不实，本人负全部责任。

论文作者签名： 张 翔 年 月 日

学位论文使用授权说明：

和海大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊（光盘版）电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件或电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅。论文全部或部分内容的公布（包括刊登）授权和海大学研究生院办理。

论文作者签名： 张 翔 年 月 日

摘 要

课题以电厂负荷优化分配和循环水系统优化运行数学模型的建立、优化算法的选择、基于运行数据分析设备性能特性的研究、开发具有分析运行数据能力的优化运行决策支持软件为主线展开。
首先研究了电厂根据调度负荷曲线优化分配数学模型和实时负荷分配的数学模型，采用动态规划法求解；以及循环水系统优化运行的数学模型，采用直接枚举法求解。
根据数学模型，对一台1００ＭＷ级机组循环水系统进行了优化计算，得出的操作建议与原来操作进行了比较，能产生较好的经济效益。
对一1００ＭＷ机组的优化计算结果与实际运行数据比较，发现由于设备性能的改变使得原先的优化结果变得并非最优，得出基于设计曲线和试验方式等获得设备性能的优化计算结果会随着设备性能变化而出现与实际最优不符的情况。因此研究了采用机组实际运行数据分析获得的方法，采用加权平均方法从数据库大量记录中提取性能数据。　特别在循环水系统性能数据获得方面，将凝汽器、管路、循环泵综合在一起考虑，这种类似试验的方法，考察它们整体的输入输出特性，简化了问题。

关键词： 负荷分配 ； 数据开采 ； 优化运行

ABSTRACT

The subject in order to optimize the power plant load distribution and optimal operation of circulating water system set up the mathematical model, optimization selection algorithm, running through the analysis of data, research equipment performance characteristics. The development of analytical running data capacity to optimize decision support software to run the main line to start.
Initially on the plant in accordance with scheduling load curve Optimize distribution mathematical models and real-time mathematical model of load distribution, using dynamic programming method to find the results; and optimal operation of circulating water system mathematical model, using the direct enumeration method to find the results.
According to mathematical model of a 300MW generating units circulating water system is optimized calculation, the operation of the proposed operation to compare with the original, can produce better economic benefits.
Optimization of a 300MW unit calculation results with the actual operation data compared because of changes in equipment performance, the original optimization results are not optimal. Draw a conclusion, using the design curve and experimental methods to obtain the optimal device performance results, along with changes in equipment performance does not conform to the actual optimal situation. Therefore, the study using analysis of actual operating data to obtain conclusions methods, using the weighted average method, a large number of performance data records from the database to extract. Particularly in the circulating water system performance data access, General consider Condenser, piping, circulation pump. This analysis method is similar to test, inspection of their overall input-output characteristics, simplifies the problem.

Key words: load-appointment ， dataming ， operation optimization

河海大学工程硕士专业学位论文
目 录

绪 论 2
1 课题的背景和意义 2
2 本文研究课题的主要目的 3
3 实现经济运行方法 4
4 设备性能特性的获取方法 4
5 论文的主要内容 6
第一章 负 荷 分 配 优 化 7
1.1 优化分配负荷模型及考虑因素 7
1.2 优化分配数学模型的约束条件 8
1.3 条件比较 10
1.4 结论 11
第二章 考虑安全方面机组优化负荷分配 12
2.1 负荷响应速率约束 12
2.2 寻优算法分析和选择 14
2.3 等微增率分配负荷实例 15
2.4 电厂负荷优化优化分配算法 15
2.5 本 章 小 结 17
第三章 循环水系统优化 18
3.1. 循环水系统优化问题的研究进展 18
3.2. 循环水系统优化数学模型 20
3.3. 各个设备性能特性的获得方法 22
3.4. 数学模型的求解方法 28
3.5. 循环水系统优化计算 28
3.6. 本章小结 36
第四章 结 论 37
参 考 文 献 39
致 谢 42

绪 论
1 课题的背景和意义
玛纳斯发电厂(以后文中出现“电厂”如无特别说明，均指火力发电厂)位于新疆玛纳斯县兰州湾的玛纳斯河旁，距石河子约15公里。位于北疆煤炭资源丰富的中心。电厂枢纽工程由锅炉房、汽轮机厂房、变电站等建筑物组成。厂房布置在距玛纳斯河西两公里处，锅炉厂房和汽机厂房安装有武汉锅炉厂生产的（型号）WG410/9.8-I二期WG410/9.8-II和北京重型汽轮机厂生产的N100-8.83-535高压汽轮机共六台，单机容量100MW。总装机容量为6x100MW。整个电厂由新疆电力设计院测设计院设计，新疆电建公司施工安装。电厂1975年开始筹建，1991年3月11日第一台机组(1#机组)并网发电，2号、3号、4号机组也分别于1991年9月、1992年8月、12月投入运行5号、6号机组作为电厂II期工程于1998年发电。设计年发电量48亿千瓦时，机组保证出力600MW，是新疆电力系统的骨干电源，是新疆省第二大的火力发电厂，担负系统调峰、调频及事故备用电厂。采用220KV及110KV两级电压分别向乌鲁木齐(145公里)等北疆大部分地区供电，并为新疆电网提供可靠的电源保证。因此，新疆玛纳斯电厂的作用与地位极其重要。
电力是一种优质二次能源，可以方便地转化为其他能量形式，具有诸多优良特性，得到了极其广泛的应用，没有电力就没有现代社会。新中国建立之后，国家大力投入电力建设，取得了很大的成就。但是尽管如此，我国人口众多，用电水平还是相当的低，有资料表明，到2002年，我国人均装机容量为0.25kw，人均年用电1064kwh，低于世界平均水平的一半。
进入21世纪以来，随着我国物质文明和精神文明建设持续蓬勃发展，对电力供应的数量和品质提出了更高要求，用电量持续攀升，在2005年我国全社会用电量将达到2万亿千瓦时，发电装机容量将达4.3亿千瓦时；电力供需矛盾加剧，特别是最近几年，夏季和冬季还出现了大面积的缺电现象，严重影响了国民经济的发展。因此，我国电力发展还有很长路要走，发展潜力也非常的大。除了努力增加装机容量的“开源”之外，还需要努力“节流”，一方面电力用户厉行节约，采用节能措施，我国的单位产品能耗比较高，在世界上处于非常落后的地位；另外一方面是深入研究电力机组的安全高效运行，提高电能生产效率，在电力生产企业内部首先开始大力开展节能降耗工作，对社会整体可持续发展具有重要的意义。我国的电力生产结构是以火电为主，水力和核电为辅，火电占装机容量的70%以上，这跟我国的能源消费结构是息息相关的：我国煤炭资源非常丰富，一次能源消费结构以煤炭为主，石油和天然气为辅，这种状况在短期内不会发生大的变化，尤其是在世界石油将在百年内用完的预期下我国火力发电厂的发电煤耗相比世界先进国家，还是比较高的。全国电厂平均发电煤耗一般高于380g/kwh。提高电厂运行水平和运行效率，降低发电煤耗是有潜力可以挖掘的，因此提高火力发电厂的运行效率非常关键。
玛纳斯发电厂是八十年代末、九十年代初设计的。由于受当时火力电厂设备设计与制造技术水平的限制和新疆电网自身的特点，没有采用高参数大容量的锅炉及汽轮机。随着国民经济的发展，越来越多的机组投入运行，人民生活水平也不断提高，电网峰谷差日益增大，致使电厂的负荷需经常地，较大幅度地进行调整，即参与“调峰”。从2005年9月20日的负荷曲线，负荷的最大变化达210Mw，且大多数时间均不在满负荷或接近满负荷下运行。这样就给电厂运行带来两个问题:其一是运行经济性的下降。以100 Mw机组为例，在设计工况下，当负荷从额定值降至70 Mw工况下运行时，机组的发电煤耗率将增加约3.56g/kw·h，尤其对于玛电这样有多台机组的电厂，在调峰工况下，当有机组均不在额定负荷下运行时，因此而带来的经济损失将是巨大的。带来的另一个问题则是当电厂总负荷偏离额定总负荷时，各台机组间的负荷如何分配，才能保证全厂总能耗最小?长期以来，“安全发电”几乎成为电厂运行的唯一宗旨，较少考虑发电成本。在多台机组间的负荷分配上，通常是让效率高的机组多带负荷，或是在各机组间平均分配负荷，这在大多数情况下并不是科学的、不经济的，特别是当全厂总负荷下降较多时，在各台机组间的负荷分配就更无依据可言。因此，在电厂多台机组间的负荷调度中迫切需要一种调度依据，既能在各种运行工况下科学地、简便地提供机组间负荷分配的结果，又能保证负荷分配的结果是经济的、可信的，以弥补电厂因参与调峰而造成的经济损失，这就是本研究的现实背景。
2 本文研究课题的主要目的
追求最大的经济效益是每个电力企业经营的最大目标，这其中发电机组经济运行是确保电力企业经济效益的重要措施之一，随着电网机组容量、电网蜂谷差不断扩大，煤炭价格不断攀升，以及竞价上网工作的开展，要求发电厂必须具有深度调峰能力的同时又必须具有最佳经济运行性，所以开展100MW机组经济运行方式的研究具有一定的实际意义和社会意义。同时循环水系统是火力发电厂的一个重要系统，消耗厂用电的很大一部分，相当于总发电量的1.5%～2%。对国产100Mw的单元机组，通过循环水系统的优化运行可以相对提高经济性0.15%～0.6%。对于有多台机组的大型电厂，经济性的提高更为可观。负荷分配和循环水系统的优化运行是整个电厂优化运行的重要组成部分，全厂优化比较庞大，本文旨在通过探讨机组负荷分配和循环水系统优化运行，以此为基础，为研究整厂优化和将来电厂实现全自动运行的理想状态积累经验、提供支持。通过本课题的研究与应用，预计可降低100MW机组供电煤耗降低1.5～2.02g/kwh 年节约标准煤约6000～8000t。
3 实现经济运行方法
电厂优化运行基于数据采集系统，或者说运行监测系统，把数量庞大的运行状态原始数据处理成直观的、少量的分析结果，及时对机组的各部分设备运行情况作出评价，判断是否运行在最佳的状态，提供可行的运行优化措施供运行人员参考运用，提高电厂的运行效率。通过如下步骤来实现电厂经济运行效率:
1、按照电网调度要求的全厂发电量，根据厂内各机组的运行状况和机组效率，合理分配负荷给各台机组，以达到提高整体效益的目的。
2、在各机组负荷分配确定后，根据各机组负荷、循环水温度、循环水泵取水水位、各循环水泵运行状态等确定出循环水泵的最优运行方式(开哪几台泵、各泵的叶片角度调整到多少、循环水管路上阀门的运行方式等)，使多台机组达到最优真空，以达到提高机组效益的目的。由于循环水系统的优化的是在各机组负荷确定的前提下才能进行，所以把负荷优化分配和循环水系统的优化结合起来。负荷分配和循环水泵最优运行方式的确定，涉及很多因素，在完全理想情况下，比如所有设备都运行正常、状态稳定，该问题比较结构化，较好正确的处理；反之，如果现实机组由于这样那样的原因，不能或者不太好准确的调整运行人员往往根据经验进行调整等等，那就必须需要运行人员来作出最终的决策。另外，在优化目标值的选择问题上，还有值得探讨的地方。
4 设备性能特性的获取方法
电厂运行优化依赖电厂内各个设备的现时性能特性，它们是进行优化计算的前提和基础。这些设备性能特性的准确的获得，是保证优化计算结果实用、可信赖的基石。本章讨论系统性能特性的获得方法，对它们进行分析比较，提出合理的、有效的解决方案，为进一步进行优化计算和操作指导提供支持。各系统性能特性的获得方法，常见的有以下几种。
（1）取机组各系统的设计参数，或者生产厂家给出的各种系统性能曲线。比如循环水泵有厂家给出的设计性能曲线或出厂性能曲线，汽轮机有厂家给出的设计热耗率曲线。
（2）取机组试验获得的各设备性能特性数据和曲线。新机组安装完成正式投产后，会进行机组性能考核试验，得到当时的各系统性能数据和曲线。机组正常运行后，一般3年一次大修，1年一次小修，一般在大小修前后等会做机组的热力性能试验，获得机组的各性能数据和曲线。还可以对特定的设备，进行有目的的试验以获得性能数据。
（3）取运行实际数据分析获得。现代发电机组都装备有成熟完善的数据采集系统从运行数据库中取得运行参数，然后对这些参数进行综合分析，获得各系统(设备)的性能特性。对于原来数据采集系统没有监测的设备或者地方，可以增加额外的监测点(采集点)，用于采集需要的数据。
根据最近的实际运行数据获得的各设备性能，往往比较接近现在的性能。由于机组投产后，随着时间变化，各系统处于不断变化当中，其的性能也不断变化，即机组各设备性能是时变的。厂家设计性能曲线具有参考价值，但是一般来说，由于各种各样的原因，运行一段时间之后，设计单位原先提供的数据资料已不能完整反映机组当前的情况，特别是经过改造的机组，与实际情况差别就更大了。做试验的时间间隔往往比较久，比如大修3年，小修1年，大小修时候做的性能试验结果，往往也与现时的性能有所差别。另外就是机组做试验取得的性能特性数据，有时候与实际运行数据还是有一定差别。原因是做试验时候往往会带入一些干扰，比如为了测量流量而增加节流器件等。另外由于做试验工况比较少，当煤种变化，或者环境条件变化时候，试验结果跟实际运行情况就有所差别了。试验不可能各种情况下都做一遍的。试验结果相比较厂家设计值而言，一般更接近实际运行情况一点。比如机组热耗率特性指标，在某一工况下，设计基准值、大小修后实际试验值、实际运行值的大致关系如
设计值、维修值、实际值的比较示意图，如图0-1所示。

图0-1 设计值、维修值、实际值的比较示意图
设实际运行值为b1，维修后试验值为b2，出厂设计值为b3，随着机组运行时间的推移，设备逐步磨损、老化，在设备没有故障的情况下，机组的热耗率也会逐步上升，因此一般地有: b2> b3，图中维修后试验值曲线就表明了这个现象。维修后随着运行，设备又重新开始逐步磨损、积垢等，导致实际热耗率又逐步上升，有: b1> b2。显然，取设备性能特性的出厂设计值和维修试验值，作为实时优化指导的基础，会带来一定的偏差。
5 论文的主要内容
论文首先研究了负荷分配和循环水系统优化数学模型和求解方法（建立模型库:模型库为运行优化分析提供模型支持。正确的负荷分配和循环水系统优化数学模型和求解方法是关键，因此详细研究了数学模型），然后针对优化计算的基础一设备性能确定提出了新的方法:在分析运行历史数据基础上得出的机组性能比较接近实际情况。
论文研究的主要内容：
（1）通过采取等供电煤耗微增法、动态规划的方法建立机组负荷优化分配模型，实现机组最优化分配。
（2）确定循环水泵运行方式的判别条件，指导循环水泵的运行操作。

第一章 负 荷 分 配 优 化
鉴于电厂的大型化、现代化和调峰问题日益突出，机组不可能全部在经济工况下运行，存在一个电厂内各机组间进行负荷合理分配的问题，即所谓经济调度。目的是在满足用电需要，保证电力系统稳定和主要设备“健康”的前提下，最合理地安排机组运行，将电网给定电厂的负荷经济地分配给热力设备，以取得全厂和整个电力系统的最大经济效益。显然，进行机组的经济调度是在安全运行的前提条件下完成的，不考虑机组的“健康状况”实行只以经济性为中心的调度是不全面的。
1.1 优化分配负荷模型及考虑因素
如有报道，6台100 MW的高压机组按等微增煤耗原则进行优化调度，每天比平均分配负荷可节约4～5t标准煤。若其中某台机组在计算指导经济负荷80 MW下运行，而运行实践表明该机的主机、辅机和附属设备不宜在此负荷下运行太长时间，结果运行时间过长而导致产生严重后果，则仅停机一次造成的直接经济损失就远远不是几吨标准煤，由此而造成的间接经济损失更大。电力企业必须坚持“安全第一，预防为主”的生产基本方针，其效益首先体现在安全可靠供电的社会效益方面。能源部于1990年12月制定的《发电厂调峰技术和安全导则》中亦明确要求在提高机组调峰能力的同时，应高度重视提高调峰机组的安全可靠性。因而，机组负荷的调度必须基于经济性和可靠性的统一。一般机组经济调度的方法，假设机组在允许的最小负荷或锅炉允许的最小稳燃负荷至最大负荷之间可调度的负荷范围内，各台机组均是安全可靠的前提下，按等微增煤耗率方程，给出各机组的经济承载特性，其调度结果是煤耗量最小。
设全厂有n台机组投入并联运行，全厂总负荷为P，全厂负荷优化分配就是将此负荷P合理地分配到n台机组上。设各台机组的负荷分别为P1，P2，…Pi，…Pn，则有:
P=P1+P2+…+Pi+…+Pn
设一n维向量，=[P1,P2,…Pi…Pip]r，表示某种负荷分配方案。
设第i台机组的供电煤耗为Bi，全厂总供电煤耗为B，则有:
B=B1+B2+…+Bi+…+Bn
当电厂负荷分配方式发生变化，即向量改变时，B会随之变化，因此有如下关系：

所以，在各机组稳定运行范围内的负荷分配问题即为:在全厂总负荷P时候，在满足式(2)的前提下改变向量，即改变负荷分配，使得B最小，此时的即为最优分配向量。显然有，简单地解决负荷分配问题即求解。
1.2 优化分配数学模型的约束条件
1.假设负荷分配台机组能稳定运行的前提下进行，没有发生停机或者需要重新开机的情况，则有：
Pimin≤Pi≤Pimax
其中Pimax、Pimin，分别为第i台机组能长期稳定运行的负荷的上下限。
2、对应负荷高峰而安排的机组组合用于负荷谷时，各机组出力下限总和有可能大于低谷的负荷，从技术的角度看，有变更运行机组组合的要求。此时应该考虑机组启停损失尽Sj。机组负荷降低到零的状态，一般有两种，一种两班制运行，还有一种是少蒸汽运行，这2种情况的启停损失的估算。为了机组的安全健康运行，机组有一个最小运行时间和最小停机时间限制。最小运行时间判断函数φ（Ui，ti，1）≥0，最小停机时间限制φ（Ui，ti，2）≥0，其中ti，1为最小运行时间、ti，2为最小停机时间、Ui认为该机组运行状态:0为停机状态、1为运行状态。热启动.热启动过程中的主要额外损失之一是在启动过程中，从冲转到满负荷约需3h，在此期间锅炉处于低负荷状态.为了维持锅炉燃烧的稳定性，必需向炉内喷射燃油以助燃，而燃油的价格大大高于化石燃料，按目前的比价约10:1。机组启动过程中的寿命损耗.影响机组寿命的主要原因是机组的冷态启停、热态启停以及较大幅度的负荷变动所造成的低周疲劳寿命损耗.仅以汽轮机来说，在启停时，机组热端部件受到较为剧烈的温度变化，而各部件中工作条件最恶劣的高压转子的寿命损耗也最大，使汽轮机的有效寿命缩短，因此一次启停也应折合成相应的费用.将以上费用作为约束条件。以我厂有6台国产型100 MW机组的电厂为例，由于是在一个电厂内，忽略网损的影响。设调度周期为24h，并将它分为96个时段.考虑调度单元内机组的连续运行，对1周期的负荷重复一次构成192点，如图1-1所示，对机组在各个时段的负荷进行优化分配。

图1-1 负荷与单位煤耗率关系曲线图
根据机组的设计、运行特点，机组热启动总耗油约折合200t标准煤一台汽轮机组1次标准的热启停的寿命损失折合1万元人民币，约30t标准煤，所造成的汽轮机转子的寿命损失约0.01%，一般允许启停6000次 。
3、考虑启停费用：
在48h内4台汽轮机组共发电39.213Gw·h，总的燃料消耗量为
18449.92t，平均煤耗率为398.09/kwh)。整个调度周期上的煤耗率在图1-1曲线2、3所示。各台机组的负荷P，与总负荷曲线在图1-1曲线1所示。
4、不考虑启停费用：
图2-3表示不考虑启停费用时的各台机组负荷分配情况，在发电量相同时，总燃料耗量为17983.17t，平均煤耗率为396.6g/(kw·h).煤耗率如图1-2曲线3所示。
5、负荷分配：

图1-2 总负荷曲线图（考虑停用费）

图1-3 总负荷曲线图（不考虑停用费）
一般地，电网的调度方式是效率高的机组尽可能多发电，如优先顺序法.这种方法具有明显的运行实践特点，但并不具备完全意义上的科学性.如图1-2所示的负荷曲线，若按优先顺序法分配，则发电量相同时，平均煤耗率为402.19g/kw·h)，比用动态规划方法煤耗率高39g/(kW·h)。
1.3 条件比较
1、由图1-2总负荷曲线图（考虑停用费）可知，在整个调度周期内，4台机组分担的负荷高低依次为:1#、3#、4#机组一直负荷较高，在多数时段满负荷运行，而2#由于煤耗率较其他3台机组高得多，因此多数时段一直在出力下限运行，4#机组虽然煤耗率最低，但由于其微增率也最低，它在相对较低负荷运行时煤耗率比1#和3#机组要低，所以综合结果4#不会首先承担高负荷。
2、比较图1-2与图1-3可知，不考虑启停费用，5#机组不但在两天中间的低负荷时段内停机，甚至在计算周期刚开始一段时间内也处于停机状态，由此引起的煤耗变化很大.而且，考虑与不考虑启停费用，对机组的运行方式和调度单元内部的费用报价的影响也很大.因此，机组的启停费用对负荷分配和发电实际价格起着很重要的作用。
3、综上，对一个独立的调度单元，其内部机组类型、性能特性和燃料价格一定时，在竞价得到一个时段内的负荷后，各机组若按最优方式运行，则可降低发电成本，否则煤耗将提高。各机组的运行方式与煤油比价及设备本身的性能、状态等有关。
1.4 结论
1、在电力市场的条件下，目前直接调度到具体某一机组的调度方式，不能保证发电公司维持最低煤耗运行，从而增加了竞价单位的市场风险.为了降低这种风险，可以将发电公司分为几个调度单元。
2、调度单元内的机组在总负荷曲线一定的条件下，存在一个最佳的负荷分配和运行方式，这种运行方式与各机组的性能、启停费用、机组运行状态以及燃料价格等有关。
3、建议电网调度以一个电厂或竞价上网的单位作为一个调度实体，根据这样一个实体竞价得到的总负荷曲线进行调度，再由实体内部进行各台机组的负荷分配，从而使电网和发电实体双方互利。

第二章 考虑安全方面机组优化负荷分配
电力机组考虑的，首先是设备的安全正常运行，和保证完成分配的发电任务，在负荷分配模型中考虑安全约束是必须的，前面讨论的分配模型没有考虑机组的安全等方面的因素，比如某机组在某个负荷点或者负荷区间容易发生振动，则该点或者区间在负荷分配计算中应剔除，不予考虑，即振动区域判断方式φ（Pi）≠1，具体到有那些安全约束，视具体应用情况而定。另外由于突然发生的机组蒸汽调门在一定范围内卡涩引起的负荷调整能力有限等故障，剔除不能运行到的负荷范围就可以了，即调门卡涩引起的负荷限制判断函数θ（Pi）≠1。
2.1 负荷响应速率约束
为了满足电网对发电负荷变化速率的要求，各机组必须满足最低的负荷变化速率要求，即|Pi,t- Pi,t-1|≥Ri,up△t,| Pi,t- Pi,t-1|≥Ri,down△t其中，Pi，t、Pi，分别t时刻和t-1时刻第i台机组的负荷，Ri，up和Ri，down分别为该机组组的最低负荷变化速率要求。不能满足负荷响应速率要求的机组，分配的时候就不予以分配，对其负荷仅进行跟踪。
对于根据负荷曲线分配，如果把一个调度周期分为T个时段，假设机组台数为n，各时段上的负荷为Pt，第i台机组的煤耗特性是f(Pi，t)，则机组优化分配的数学模型为求解下列目标函数：

约束为:

Pt=P1,t+P2,t+……+Pi,t………+Pn,t；
；
；
i=1,2,……,n；t=1,2,………,t；
实时分配时的数学模型为:

约束为:
φ（Ui，ti，1）≥0；φ（Ui，ti，2）≥0
|Pi,t- Pi,t-1|≥Ri,up△t,| Pi,t- Pi,t-1|≥Ri,down△t

i=1，2，3…..n
注:实时分配中的下标t并不代表划分的时段，而仅仅与t-l时刻相区别，代表t
时刻负荷一煤耗曲线的确定:
对于n=l的情况，即为该机组供电负荷一煤耗曲线。对于n≥l的情况，蕴含在几台机组的供电负荷一煤耗曲线B1=f(P1)， B2=f(P2)， Bi=f(Pi)，Bn=f(Pn)中曲线Bi=f(Pi)几乎跟整机组的所有设备性能特性都有关系，比如锅炉特性，汽轮机特性、发电机特性等等，一般采用运行或者机组综合热力试验数据，进行拟合得到一定的特性曲线，然后利用该曲线来进行寻优计算。机组的性能特性曲线是进行负荷优化分配的前提基础，要得到最优的负荷分配方案，首先需要得名机组准确的特性曲线，机组处于不断地变化当中采用热力试验的数据，往往是一段时间以前机组的情况，因此不能很好地反应现在机组的运行情况，利用电厂系统的实时/历史数据库记录，定期采用运行数据分析的结果相对能够更加接近现在的机组性能。具体来说，首先确定汽轮机的热耗率，计算公式如下:
qi=Q/Neli=Qoihoi-Qfwihfwi+Qri(hri-hhi)/ Neli kj/kwh
其中，Q—工质在锅炉内吸收的热量；
Qoihoi一新蒸汽流量及焓值；
Qfwihfwi一给水流量及焓值；
Qri，，hri ，hhi一再热热端蒸汽流量；
Neli一单元机组输出功率；
小标i均表示针对的是第i机组；
根据上面公式计算出热耗率qi，在转换为标准煤耗，
Bsi= Neli qi/Bηi
其中ηi一锅炉效率；
B一标准煤低位发热量；
其中的部分参数要借助于中间变量，对于h0，需要由p0、t0(分别为新蒸汽压力、温度)查焓一熵图或利用IFC公式求得.对于锅炉效率，，有“正平衡”与“反平衡”两种计算方法，由于“正平衡”需要测取煤的流量，但目前国内外还没有精确测量煤粉流量的方法，故在线确定机组特性曲线时，“正平衡”法不能应用。对于“反平衡”计算锅炉效率时，需知道煤的成分与热值，这些数据一般来自化学车间的分析结果。近几年。采用在线测定的煤热值已取得一定的进展，但锅炉排烟氧量与飞灰可燃物的测取也存在一些问题，目前还没有得到很好的解决。我们利用锅炉效率的目的是为了获得机组的煤耗，而煤耗特性是用作优化调度，并非考评机组经济性之用，如果能得到即时的锅炉效率当然最好不过，但是只要误差不大，还是可以接受的，没有必要追求其绝对值的准确性。目前我们可以取机组大修前试验的结果，或者如果DCS性能计算中有该项数据，也可以采用运行数据获得。对于新蒸汽流量，都不太容易测量准确，采用直接测量，配合给水流量等校准。
2.2 寻优算法分析和选择
常见的经典算法：等微增率法，等微增率理论认为电厂机组间负荷的经济分配，可等效为一个函数求极值的问题。在电厂总负荷一定的条件下最优负荷分配的目标函数为:
(2.1)
约束条件为：
(2.2)
式中N—电厂总电负荷 B—总煤耗 Bi—各机组的煤耗 Ni—各机组的负荷对(2.1)、(2.2)式表达的最优化问题的拉格朗日函数为：

由极限的条件可知，只有当时才有极限，即

从以上几个方程得
（2.3）
式中λ—燃料消耗微增率。由(2.3)式可知，只有当各机组的燃料消耗微增率相等时，才能达到最优的负荷分配。当机组煤耗微增率与负荷之间的关系为连续或分段连续的凸函数曲线时，等微增率法分配负荷不仅最经济而且较方便。
2.3 等微增率分配负荷实例
玛纳斯电厂６台北重产N100-8.83-535机组，通过热力试验及试验数据的整理计算，可得到机组的煤耗微增率特性，根据等微增率的最优负荷分配原则，可求出在各种机组组合、各种电厂负荷及不同季节时的每台机组应承担的负荷。见表2-1列出夏季工况下，6台机均运行时的负荷分配部分结果件。
表2-1 负荷与煤耗关系统计
全厂
MW
420
450
480
510
540
570
600
100MW机组
一台
MW
70
75
80
85
90
95
100
六台
MW
420
450
480
510
540
570
600
总煤耗量
标准吨
203.23
211.87
217.97
223.42
229.61
234.23
238.80
运用表中数据分配负荷即可使总煤耗达最小。母管制机、炉耗量特性如满足凸函数要求，同样可按等微增率分配负荷。
2.4 电厂负荷优化优化分配算法
1、负荷优化预先分配
根据调度预先提供的发电计划曲线，对第二天的机组负荷分配作优化计算。由于是预选计算的，计算时间充分，甚至可以对第二天计划曲线上负荷要求可能的一定范围内的偏差，可能的机组故障停机等，也进行预先的计算，这样第二天的许多情况已经计算过了，只